Avaliação do desempenho estrutural de edifício submetido a sismo pela análise pushover

Abstract

Ao contrário das diretrizes de projeto para outros tipos de solicitações, o dimensionamento de edifícios a ações sísmicas admite que a estrutura possa deformar-se além de seu limite elástico. Assim, a capacidade de dissipação de energia dos materiais é aproveitada de forma a permitir projetos econômicos e eficientes que não representam risco à vida humana. Tradicionalmente, o projeto de estruturas é feito por métodos de análises lineares, que não possibilitam a inclusão das deformações plásticas da estrutura ante à necessidade de aceitação de diversas hipóteses simplificadoras para sua aplicação. Apesar de conduzirem a resultados mais precisos, as análises dinâmicas não lineares mostram-se excessivamente complexas, inviabilizando seu uso na prática de projetos. Em resposta, surgem metodologias de análise estática não linear, capazes de fornecer resultados próximos às análises dinâmicas através de processos estáticos, contabilizando também o comportamento não linear da estrutura. Dentre estas, destaca-se a análise Pushover. Neste trabalho, foi desenvolvida a avaliação do desempenho sísmico de uma estrutura construída em concreto armado por meio da análise Pushover. Foram considerados múltiplos níveis de demanda sísmica previstos pela norma brasileira de projeto de estruturas sismo-resistentes NBR 15421, a fim de representar a ampla gama de possibilidades para o território brasileiro. A avaliação do desempenho sísmico foi conduzida com base no Método do Espectro de Capacidade, proposto no regulamento americano ATC-40. Resultados obtidos demonstram a importância da consideração de ações sísmicas em projetos de edifícios sob níveis de demanda relevantes para o território brasileiro, e a influência dos parâmetros que caracterizam a demanda sísmica de projeto no nível de solicitação resultante. A capacidade estrutural do edifício mostrou-se inferior à demanda sísmica para o terremoto de maior intensidade, resultando no colapso. Nas demais condições, a estrutura garantiu capacidade suficiente para atender aos limites de desempenho de projeto. Este estudo mostrou que a análise estática não linear Pushover se apresenta como uma ferramenta eficiente e de extrema utilidade para o projeto sísmico de estruturas.

Unlike design guidelines aimed at different types of demand, buildings designed to endure seismic activity can deform beyond the structure’s elastic limits. Thus, the energy dissipation capability of the structure allows more economical and efficient building designs, without increasing the risk to human life. Traditionally, structural design of buildings is carried by linear analysis methods, a method that does not account for plastic deformations. Linear analysis requires several simplifying assumptions when applied to seismic design. Although nonlinear dynamic analysis brings the most accurate results, the method is proved to be overly complicated and unviable for use in engineering practice. In response, several methods of nonlinear static analysis were developed, aiming to obtain dynamic analysis results through static processes, which accounts for the structure’s nonlinear behavior. Among these methods is the Pushover analysis. This study aims to evaluate the seismic performance of a reinforced concrete structure, applying the Pushover analysis. Seismic demand levels are taken from the Brazilian seismic standard NBR 15421, aiming to consider a wide range of possibilities for the Brazilian territory. Seismic performance assessment was carried out employing the Capacity Spectrum Method, proposed by ATC-40. Results demonstrate the importance of considering seismic actions in buildings design for the Brazilian territory and the relevance of the parameters that define seismic demand. For the major earthquake demand, the building’s structural capacity was inferior to the seismic action, leading to collapse. For the others seismic levels, the building’s strength was enough to ensure the project performance levels. This study concludes that the Pushover analysis poses as an efficient tool for use in seismic design of buildings.